JP6107875B2

JP6107875B2 - Electric propulsion system generator control system

Info

Publication number: JP6107875B2
Application number: JP2015088438A
Authority: JP
Inventors: 泰弘高林; 謙二馬場; 守古田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2029-10-22
Also published as: JP2015171889A

Description

この発明は、蓄電池（以後、電池とも言う）と、この電池を充電する発電機とからなるハイブリッド電源から、船舶を推進させるプロペラを回転させる推進電動機等に電力を供給する船舶電気推進システムなどの電気推進システムにおける発電機制御方式に関する。 The present invention relates to a ship electric propulsion system that supplies electric power to a propulsion motor that rotates a propeller that propels a ship from a hybrid power source including a storage battery (hereinafter also referred to as a battery) and a generator that charges the battery. The present invention relates to a generator control system in an electric propulsion system.

電気推進船舶や電気自動車などにおける電気推進システムには、蓄電池と、この蓄電池を充電する発電機とからなるハイブリッド電源から、推進電動機等に電力を供給する構成のものがある。そして、例えば、電池と、この電池を充電する発電機とからなるハイブリッド電源から、船舶を推進させるプロペラを回転させる推進電動機等に電力を供給する船舶電気推進システムにおいては、上記発電機は、電池に充電電力を供給するほか、プロペラ駆動用の推進電動機へも電力を供給しながら航行する電池充電走行の場合、電池充電電力および推進電動機電力の合計電力が発電機出力容量を超えないよう操作することが必要となる。
この場合、充電電力を増加させるときは合計電力が発電機出力上限を超えないよう推進電動機の回転速度を低下させ、また、推進電動機の回転速度を増加させるときは合計電力が発電機出力上限を超えないよう電池の充電電力を低下させる。 2. Description of the Related Art Some electric propulsion systems for electric propulsion ships, electric vehicles, and the like are configured to supply electric power to a propulsion motor or the like from a hybrid power source including a storage battery and a generator that charges the storage battery. For example, in a ship electric propulsion system that supplies power to a propulsion motor that rotates a propeller that propels a ship from a hybrid power source including a battery and a generator that charges the battery, the generator includes a battery In addition to supplying charging power to the propeller drive propulsion motor, in the case of battery charging traveling while supplying power, operate so that the total power of the battery charging power and propulsion motor power does not exceed the generator output capacity It will be necessary.
In this case, when increasing the charging power, the rotational speed of the propulsion motor is reduced so that the total power does not exceed the generator output upper limit, and when the rotation speed of the propulsion motor is increased, the total power exceeds the generator output upper limit. The charging power of the battery is reduced so as not to exceed.

その理由は、発電機出力上限を超えるような操作を行なった場合、例えば、定電流充電方式で充電走行中に、充電電力を増加させて合計電力が発電機出力上限値に達した場合には、発電機出力が制限機能により制限されて所定の充電電流を流すことができなくなるので、電流設定値と実充電電流の突合せによる定電流フィードバック制御におけるフィードバック信号不一致により、定電流制御回路の暴走が発生する。このため、制御暴走が発生しないよう、操作員は慎重な監視・操作を行なわなければならない。 The reason is that when an operation that exceeds the upper limit of the generator output is performed, for example, when the total power reaches the upper limit of the generator output by increasing the charging power while charging with the constant current charging method. Because the generator output is limited by the limiting function and the specified charging current cannot flow, the constant current control circuit may run away due to feedback signal mismatch in constant current feedback control by matching the current setting value with the actual charging current. Occur. For this reason, the operator must perform careful monitoring and operation so that control runaway does not occur.

このことを説明するのが図10で、同図の突合せ点bにおいては、充電電流設定値IBCsとその検出値IBとの間に不一致が生じ、その結果電流調節器ACRBが飽和して制御不能が発生するという訳である。そこで、出願人は特許文献１に示すような提案をしている。
その方法は、電池優先モードと推進電動機優先モードとを設け、電動機優先モードのときは、電動機回転速度の増大によって増加する電動機電力を充電電力の低減によって得た電力で補填し、また、電池優先モードで充電電力を増大させたときは、電動機回転速度を低下させて得た電力を充電電力に補填するよう制御するものである。いずれのモードにおいても、発電機出力容量以内で運転されるように制御する。
なお、図10では、電池電流IBとして、充電動作および放電動作においてそれぞれ充電電流IBCおよび放電電流IBDが図の矢印方向に流れるものとしているが、この点は、後述の図１、図４、図６でも同様である。 This is illustrated in FIG. 10, and at the matching point b in the figure, a mismatch occurs between the charging current set value IBCs and the detected value IB, and as a result, the current regulator ACRB is saturated and cannot be controlled. It is a translation that occurs. Therefore, the applicant has proposed as shown in Patent Document 1.
In this method, a battery priority mode and a propulsion motor priority mode are provided. In the motor priority mode, the motor power that increases as the motor rotation speed increases is compensated by the power obtained by reducing the charging power, and the battery priority is also increased. When the charging power is increased in the mode, the control is performed so that the power obtained by reducing the motor rotation speed is compensated for the charging power. In any mode, control is performed so as to operate within the generator output capacity.
In FIG. 10, as the battery current IB, the charging current IBC and the discharging current IBD flow in the directions of the arrows in the charging operation and the discharging operation, respectively, but this point will be described later with reference to FIGS. The same applies to 6.

推進電動機の回転速度−推進電力特性を図11(a)に、また、推進電動機の加速時の負荷特性を図11(b)に示す。
船舶を停止(0)から加速するとき、例えば回転速度nで運転するときの推進電動機電力PMは、停止時(0)のデッドプル特性ではPD点にあり、その後加速によってPD〜PDXへと減少し、PR点で加速が完了して航行時の推進電力となる。なお、図11(b)には、「回転速度ステップ変化時の電動機負荷」の変化パターンとともに、回転速度指令値を時刻０から時刻ｔx1まで零値からランプ状に所定の時間的勾配で増加させて時刻ｔx1以降は一定値とする「回転速度指令」パターンと、この「回転速度指令」パターンに対応する「電動機負荷」および「船体速度」の各変化パターンも示されている。
従って、推進電動機加速時に速度整定時の電力ＰＲに対して（ＰＤＸ÷ＰＲ）倍（回転速度をステップ変化させた場合には（ＰＤ÷ＰＲ）倍）の過渡的な負荷増加が発生し、そのときの回転速度設定値にもよるが、過渡的に増加した負荷が発電機出力上限よりも大きい場合、発電機が過負荷となって推進電動機への電力供給不足により、推進電動機が加速できない状況となる。また、危険回避等のために推進電動機回転速度を増速させたい状況が発生したとしても、上記と同様に増速ができずに危険回避行動ができない場合が生じるという問題がある。 The rotation speed-propulsion power characteristic of the propulsion motor is shown in FIG. 11 (a), and the load characteristic during acceleration of the propulsion motor is shown in FIG. 11 (b).
When accelerating the ship from the stop (0), for example, when driving at the rotational speed n, the propulsion motor power PM is at the PD point in the dead pull characteristic at the stop (0), and then decreases from PD to PDX by acceleration. Acceleration is completed at the PR point, and it becomes the propulsion power for navigation. In FIG. 11 (b), the rotation speed command value is increased from zero to ramp time with a predetermined time gradient from time 0 to time tx1, together with the change pattern of “motor load at rotation speed step change”. Also shown are a “rotational speed command” pattern that is a constant value after time tx1, and each change pattern of “motor load” and “hull speed” corresponding to this “rotational speed command” pattern.
Therefore, a transient load increase of (PDX ÷ PR) times (when the rotation speed is changed in steps (PD ÷ PR) times) relative to the electric power PR at the time of speed setting during acceleration of the propulsion motor occurs. Depending on the rotational speed setting value at the time, if the transiently increased load is larger than the generator output upper limit, the generator is overloaded and the propulsion motor cannot be accelerated due to insufficient power supply to the propulsion motor It becomes. In addition, even if a situation where it is desired to increase the rotation speed of the propulsion motor in order to avoid danger or the like occurs, there is a problem that the risk avoidance action may not be performed because the speed cannot be increased as described above.

〔特許文献１〕特願２００８−１１２５１９号 [Patent Document 1] Japanese Patent Application No. 2008-112519

以上のことから、この発明の解決しようとする課題は、推進電動機を加速させるときに発生する推進電動機負荷の過渡的な増加、および推進電動機の高速運転などの負荷増加による電力不足により、推進電動機の運転が制限されることのないようにして、船舶の加速性能を向上させるとともに、緊急時の高速運転ができるようにして、船舶の安全性を確保し得るようにすることにある。 From the above, the problem to be solved by the present invention is that the propulsion motor is caused by a transient increase in the load of the propulsion motor that occurs when the propulsion motor is accelerated and a power shortage due to an increase in the load such as high-speed operation of the propulsion motor. In other words, the safety of the ship can be ensured by improving the acceleration performance of the ship and enabling high-speed operation in an emergency.

上記のような課題を解決するために、この発明によれば、蓄電池と、この蓄電池を充電する原動機駆動の発電機とからなるハイブリッド電源を持つ電気推進システムにおいて、前記発電機から、推進電動機を含む電力負荷および前記蓄電池に電力を供給しながら運転しているときに、
前記推進電動機の電力が増加し、前記発電機から前記電力負荷および前記蓄電池に供給すべき合計電力が前記発電機の出力の上限設定値を超えたとき、
前記発電機出力が、前記推進電動機出力より大きいときは、前記発電機の出力の上限設定値と前記推進電動機の電力との差分の電力を前記蓄電池の所要低減充電電力とし、この蓄電池の所要低減充電電力に基づいて求めた電圧を前記発電機の出力電圧設定値とし、
前記発電機出力が前記推進電動機出力より小さいときは、前記推進電動機電力と発電機の出力上限設定値との差分の電力を前記蓄電池の所要放電電力とし、この蓄電池の所要放電電力に基づいて求めた電圧を前記発電機の出力電圧設定値として、前記発電機の電圧を制御し、
前記発電機の出力上限設定値を前記発電機電圧で除して求めた発電機電流を発電機電流上限値として、前記発電機の出力電流を制限する構成とする（請求項１の発明）。 In order to solve the above-described problems, according to the present invention, in an electric propulsion system having a hybrid power source composed of a storage battery and a motor-driven generator for charging the storage battery, the propulsion motor is supplied from the generator. When operating while supplying power to the power load and the storage battery,
The power of the propulsion motor is increased, when the power load and the total power to be supplied to the battery from the generator exceeds the upper limit set value of the output of the generator,
When the generator output is larger than the propulsion motor output , the difference power between the upper limit set value of the generator output and the electric power of the propulsion motor is used as the required reduction charge power of the storage battery, and the required reduction of the storage battery The voltage obtained based on the charging power is set as the output voltage setting value of the generator,
When the generator output is smaller than the propulsion motor output , the difference electric power between the propulsion motor power and the generator output upper limit set value is set as the required discharge power of the storage battery, and obtained based on the required discharge power of the storage battery. The output voltage set value of the generator is set as the output voltage, and the voltage of the generator is controlled.
A generator current obtained by dividing the output upper limit set value of the generator by the generator voltage is used as a generator current upper limit value to limit the output current of the generator (invention of claim 1).

この発明によれば、原動機（エンジン）駆動発電機などの発電機により電池を充電するとともに、少なくとも推進電動機を含む電力負荷へ電力を供給する電気推進システムにおいて、推進電動機電力が増加し、前記電力負荷および電池に供給すべき合計電力が発電機出力の上限設定値を超えた場合に、発電機出力で供給できる範囲では、電池充電電力を低減させて得た電力を推進電動機の増加電力に充当し、さらに前記電力負荷に供給すべき電力が増加して発電機出力の上限設定値を超えたときは、発電機の電圧制御によって電池を放電動作に移行させ、発電機出力と電池放電電力の合計電力を前記電力負荷に供給するようにする。
こうすることで、推進電動機を加速させるときに発生する推進電動機負荷の過渡的な増加、および推進電動機の高速運転などの負荷増加による電力不足により、推進電動機の運転が制限されることのないようにして、電気推進システムを備えた船舶などの加速性能を向上させるとともに、緊急時の高速運転ができるようにして、船舶などの安全性を確保できるようにする。 According to the present invention, in an electric propulsion system that charges a battery with a generator such as a prime mover (engine) drive generator and supplies electric power to an electric load including at least the propulsion motor, the propulsion motor power increases, and the power When the total power to be supplied to the load and the battery exceeds the upper limit set value of the generator output, the power obtained by reducing the battery charging power is applied to the increased power of the propulsion motor as long as it can be supplied at the generator output. When the power to be supplied to the power load further increases and exceeds the upper limit set value of the generator output, the battery is shifted to the discharge operation by the voltage control of the generator, and the generator output and the battery discharge power are Total power is supplied to the power load.
By doing so, the operation of the propulsion motor is not limited by a transient increase in the load of the propulsion motor that occurs when the propulsion motor is accelerated and a power shortage due to an increase in the load such as high speed operation of the propulsion motor. Thus, the acceleration performance of a ship equipped with an electric propulsion system is improved, and high-speed driving in an emergency can be performed to ensure the safety of the ship.

図１に、この発明の実施の形態としての船舶電気推進システムの構成例を示す。
図示のように、原動機４（DE）で駆動される交流発電機５（G）（以下、単に発電機ともいう）および整流器７(Di)からなる発電機装置と、この発電機装置によって充電される電池１（B）とによりハイブリッド電源装置が構成されている。発電機装置における整流器７(Di)の直流出力側と電池１（B）とが直流給電母線（電路）30に接続されており、交流発電機５（G）の交流出力電力は整流器７(Di)により直流に変換され、発電機装置の出力電力として直流給電母線（電路）30に供給される。なお、図１に示す６は交流発電機５（G）の励磁コイル、８は電圧検出用トランス（PTG）である。 FIG. 1 shows a configuration example of a ship electric propulsion system as an embodiment of the present invention.
As shown in the figure, a generator device composed of an AC generator 5 (G) (hereinafter also simply referred to as a generator) driven by a prime mover 4 (DE) and a rectifier 7 (Di), and charged by this generator device. A hybrid power supply device is configured by the battery 1 (B). The DC output side of the rectifier 7 (Di) in the generator device and the battery 1 (B) are connected to the DC power supply bus (electric circuit) 30, and the AC output power of the AC generator 5 (G) is the rectifier 7 (Di ) And is supplied to a DC power supply bus (electric circuit) 30 as output power of the generator device. In addition, 6 shown in FIG. 1 is an exciting coil of the AC generator 5 (G), and 8 is a voltage detection transformer (PTG).

さらに、図１の船舶電気推進システムには、同システムを制御するためのシステム制御装置28が設けられている。そして、このシステム制御装置28には、スイッチ16（COSB）、17（COSF）、20（CSG）、26（CSM）、設定器18（VRVB）、19（VRIB）、21（VRVG）、22（VRPG）、27（VRNM）、表示灯23（PLBC）、24（PLBD）、25（PLGL）、電圧検出器２（VDB）、９（VDG）、14（VDM）、電流検出器３（SHB）、10（SHG）、15（SHM）および速度検出器12（TD）が設けられている。
また、図２は船舶電気推進システムの制御ブロック図であり、システム制御装置28には図示のように、演算部50〜60、電圧調節器61、電流調節器62、界磁電流調節器63、励磁器64（EX）、電流検出器65（SHF）および検出信号切換器66（COSGF）が設けられる。 Furthermore, the ship electric propulsion system of FIG. 1 is provided with a system control device 28 for controlling the system. The system controller 28 includes switches 16 (COSB), 17 (COSF), 20 (CSG), 26 (CSM), setting devices 18 (VRVB), 19 (VRIB), 21 (VRVG), 22 ( VRPG), 27 (VRNM), indicator lamp 23 (PLBC), 24 (PLBD), 25 (PLGL), voltage detector 2 (VDB), 9 (VDG), 14 (VDM), current detector 3 (SHB) , 10 (SHG), 15 (SHM) and a speed detector 12 (TD).
FIG. 2 is a control block diagram of the ship electric propulsion system. As shown in the figure, the system controller 28 includes a calculation unit 50-60, a voltage regulator 61, a current regulator 62, a field current regulator 63, An exciter 64 (EX), a current detector 65 (SHF), and a detection signal switch 66 (COSGF) are provided.

原動機駆動発電機５は図3(a)に示すような定出力特性を備えており、また、図3(b)のような発電機出力上限設定値PGsで出力制限を行なうために、発電機出力電流上限値IGL1、IGL2、IGL3、IGL4のように電流制限制御を行なう。すなわち、発電機出力上限設定器22（VRPG）で設定される出力上限設定値PGsを超えないように発電機電流IGを制限するが、具体的には図２の発電機電流制限演算部56で、IGL=PGs÷VGなる演算をして得られる発電機電流上限値IGLで、発電機電流IGを制限する。
また、プロペラを駆動する推進電動機の所要電力は、図11(a)の太実線で示すように、回転速度の３乗（PM∝ｎ³）に略比例して変化する。従って、推進電動機の回転速度が増大すれば推進電動機電力PMは増加し、電池充電電力PBCとの合計電力（PM＋PBC）の増加により発電機出力PGは増加する。 The prime mover driven generator 5 has a constant output characteristic as shown in FIG. 3 (a), and in order to limit the output with the generator output upper limit set value PGs as shown in FIG. 3 (b), the generator Current limit control is performed like the output current upper limit values IGL1, IGL2, IGL3, and IGL4. That is, the generator current IG is limited so as not to exceed the output upper limit set value PGs set by the generator output upper limit setter 22 (VRPG). Specifically, the generator current limit calculation unit 56 in FIG. The generator current IG is limited by the generator current upper limit value IGL obtained by calculating IGL = PGs ÷ VG.
Further, the required power of the propulsion motor that drives the propeller changes substantially in proportion to the cube of the rotational speed (PM∝n ³ ), as shown by the thick solid line in FIG. Accordingly, if the rotation speed of the propulsion motor increases, the propulsion motor power PM increases, and the generator output PG increases due to the increase of the total power (PM + PBC) with the battery charging power PBC.

図４に発電機、電池および推進電動機の各電圧の関係を示す。同図(a)は回路図、(b)はその関係式をまとめて示すものである。
充電動作における発電機電圧VGと電池電圧VBとの関係は、次の（１）式で示され、電池電圧VBは次の（２）式で示される。なお、電池１の電池電流IBとしては、充電動作および放電動作においてそれぞれ充電電流IBＣおよび放電電流IBDが図４に示す矢印方向に流れるものとする。
VG＝VB＋IBC×RBL…（１）
VB＝e B＋IBC×RB…（２）
e B ：電池内部起電圧
RB ：電池内部抵抗
RBL：発電機から電池までの回路抵抗
IBC：電池充電電流 FIG. 4 shows the relationship among the voltages of the generator, battery, and propulsion motor. FIG. 4A is a circuit diagram, and FIG. 4B shows the relational expressions together.
The relationship between the generator voltage VG and the battery voltage VB in the charging operation is expressed by the following equation (1), and the battery voltage VB is expressed by the following equation (2). As the battery current IB of the battery 1, it is assumed that the charging current IBC and the discharging current IBD flow in the directions of the arrows shown in FIG. 4 in the charging operation and the discharging operation, respectively.
VG = VB + IBC × RBL (1)
VB = e B + IBC × RB (2)
e B: Internal electromotive voltage
RB: Battery internal resistance
RBL: Circuit resistance from generator to battery
IBC: Battery charging current

電池充電電流IBCは、上記（１）、（２）式より、
IBC＝（VG−e B）÷（RBL＋RB）…（３）として求められる。ここで、RBLおよびRBを定数とすれば、充電電流の大小は、上記（３）式から、発電機電圧VGと電池内部起電圧eBとの電圧差で決定されるとともに、上記（１）式から、発電機電圧VGと電池電圧VBとの電圧差で決定されることが分かる。
また、推進電動機の受電端電圧VMは、RMLを発電機と推進電動機との間の回路抵抗として次の（４）式のようになり、この（４）式より発電機電圧VGは次の（５）式のように表わすことができる。
VM＝VG−IM×RML…（４）
VG＝VM＋IM×RML…（５）
ここに、IMは推進電動機電流を示し、次式の関係から求められる。
IM＝PM÷VM…（６）
ここで、PMは、推進電動機電力である。 The battery charging current IBC is calculated from the above equations (1) and (2).
IBC = (VG−e B) ÷ (RBL + RB) (3) Here, if RBL and RB are constants, the magnitude of the charging current is determined by the voltage difference between the generator voltage VG and the battery internal electromotive voltage eB from the above equation (3), and the above equation (1). From this, it can be seen that it is determined by the voltage difference between the generator voltage VG and the battery voltage VB.
Further, the receiving end voltage VM of the propulsion motor is expressed by the following equation (4) using RML as a circuit resistance between the generator and the propulsion motor. From this equation (4), the generator voltage VG is 5) can be expressed as:
VM = VG−IM × RML (4)
VG = VM + IM × RML (5)
Here, IM indicates the propulsion motor current, and is obtained from the relationship of the following equation.
IM = PM ÷ VM (6)
Here, PM is propulsion motor power.

この発明における充放電動作について、図５を参照して説明する。なお、電池の充電は一定の充電電流で充電する「定電流充電方式」と、一定の電圧で充電する「定電圧充電方式」とがあるが、いずれの充電方式も充電電源である発電機からの電力供給により行うものであり、発電機電圧により充電電流を調整して充電電力を調整する。
図５の充電動作は、充電電力PBCと電動機電力PMとの合計電力が発電機出力上限設定値PGs内、つまりPGs≧PBC＋PMの場合である。図示A点は充電電流IBCが100％（充電電力PBC＝100％）、電動機電流IMは０％（電動機電力PM＝０：停止）の場合で、発電機出力上限設定値PGsで設定される発電機出力100％（発電機電流上限IGLの出力電流）の全てが、充電電力PBCとして電池に供給される。 The charge / discharge operation in the present invention will be described with reference to FIG. There are two types of battery charging: a “constant current charging method” in which charging is performed with a constant charging current and a “constant voltage charging method” in which charging is performed with a constant voltage. The charging power is adjusted by adjusting the charging current according to the generator voltage.
The charging operation of FIG. 5 is a case where the total power of the charging power PBC and the motor power PM is within the generator output upper limit set value PGs, that is, PGs ≧ PBC + PM. Point A in the figure shows the case where the charging current IBC is 100% (charging power PBC = 100%) and the motor current IM is 0% (motor power PM = 0: stopped), and the power generation set by the generator output upper limit setting value PGs All of the machine output 100% (the output current of the generator current upper limit IGL) is supplied to the battery as charging power PBC.

このとき、電動機は停止（電流IM＝０A）であるから、上記（４）式のVM＝VG−IM×RMLなる関係から、推進電動機受電端電圧VM＝VGであり、図５のようにVG0=VM0で示される。
また、電池端子電圧VBは、発電機電圧VGから図２の演算部51に示すΔVBC＝KBC×IBC＝RBL×IBCを減じた電圧、すなわちVB＝VG−IBC×RBL として求められ、図５ではB点の電圧VB0となる。
また、このとき、電池の充電電流IBC（＝100％）として、IBC0＝IGL（発電機電流上限値）なる充電電流が電池に流れることになる。 At this time, since the motor is stopped (current IM = 0A), from the relationship of VM = VG−IM × RML in the above equation (4), the propulsion motor receiving end voltage VM = VG, and VG0 as shown in FIG. = Indicated by VM0.
Further, the battery terminal voltage VB is obtained as a voltage obtained by subtracting ΔVBC = KBC × IBC = RBL × IBC shown in the calculation unit 51 of FIG. 2 from the generator voltage VG, that is, VB = VG−IBC × RBL. The voltage at point B is VB0.
At this time, a charging current of IBC0 = IGL (generator current upper limit value) flows through the battery as the charging current IBC (= 100%) of the battery.

図５で、推進電動機が運転を開始して推進電動機電流が20％負荷になったとき、発電機電圧をVG0からVG1に低下させれば、電池の充電電流IBCは100％から80％に低減し、低下した20％分の電流（電力）が推進電動機に供給される。なお、このとき、発電機は上限設定値PGsで設定された100％出力で運転されている。
同様に、発電機電圧をVG2⇒VG3⇒ VG4のように低下させれば、発電機電圧VGと電池電圧VBとの電圧差が低下して充電電流（電力）は減少し、充電電流（電力）の減少分を推進電動機へ供給することができる。 In Fig. 5, when the propulsion motor starts operation and the propulsion motor current becomes 20% load, the battery charging current IBC is reduced from 100% to 80% if the generator voltage is reduced from VG0 to VG1. Then, the reduced current (electric power) for 20% is supplied to the propulsion motor. At this time, the generator is operated at 100% output set by the upper limit set value PGs.
Similarly, if the generator voltage is reduced as VG2⇒VG3⇒VG4, the voltage difference between the generator voltage VG and the battery voltage VB will decrease and the charging current (power) will decrease, and the charging current (power) will decrease. Can be supplied to the propulsion motor.

さらに、発電機電圧をVG5まで低下させ、発電機電圧VGと電池電圧VBが等しくなる電圧VG＝VBになれば、電池電流IB＝0A、すなわち充電電流IBCおよび放電電流IBDとも0Aの状態（浮動動作状態）であるから、電池内部電圧降下ΔVB＝KBC×IB＝RBL×IB＝0により、電池端子電圧VBは電池内部起電圧eBに等しく（VB＝eB）、かつ、上限設定値PGsで設定された発電機100％出力の全ては推進電動機に供給されIM5（=IGL）、このときの推進電動機受電端電圧VMは、図4(b)の(4)式からVM＝VG−IM×RMLで表わされ、図５のVM5で示す電圧となる。 Further, when the generator voltage is reduced to VG5 and the voltage VG = VB at which the generator voltage VG and the battery voltage VB become equal, the battery current IB = 0A, that is, the charging current IBC and the discharging current IBD are both 0A (floating) The battery internal voltage drop ΔVB = KBC x IB = RBL x IB = 0, the battery terminal voltage VB is equal to the battery internal voltage eB (VB = eB), and set with the upper limit set value PGs. All of the generated generator 100% output is supplied to the propulsion motor IM5 (= IGL), and the propulsion motor receiving end voltage VM at this time is VM = VG−IM × RML from equation (4) in FIG. The voltage is represented by VM5 in FIG.

さらに、電動機電力PMが増加したとき、発電機電圧をVG6まで低下させると、電池は放電動作へ移行する。このとき、推進電動機受電端電圧がVM6とすれば、電池の放電動作時I-V（BIVD）特性により、
VM6＝eB−IBD×（RB＋RBL＋RML）
＝（eB−IBD×RB）−IBD×（RBL＋RML）
ここで、IBD：電池放電電流となる。そして、VB＝ eB−IBD×RBであることから、
VM6＝VB−IBD×（RBL＋RML）となる。これにより、
IBD＝（VB−VM6）÷(RBL＋RML)なる放電電流＜１＞（＝IBD1）が電池から推進電動機へ流れる。
なお、IBD＝（eB−VM6）÷（RB＋RBL＋RML）と表すこともできる。 Further, when the electric motor power PM is increased, if the generator voltage is lowered to VG6, the battery shifts to a discharging operation. At this time, if the receiving end voltage of the propulsion motor is VM6, due to the IV (BIVD) characteristics during battery discharge operation,
VM6 = eB−IBD × (RB + RBL + RML)
= (EB−IBD × RB) −IBD × (RBL + RML)
Here, IBD: battery discharge current. And since VB = eB−IBD × RB,
VM6 = VB−IBD × (RBL + RML). This
A discharge current <1> (= IBD1) of IBD = (VB−VM6) ÷ (RBL + RML) flows from the battery to the propulsion motor.
Note that IBD = (eB−VM6) ÷ (RB + RBL + RML).

また、発電機から推進電動機へは、発電機−推進電動機受電端のI-V（MIVD）特性により、電圧VG6の発電機から発電機出力100％電流＜２＞（＝IGL）が、電圧VM6の推進電動機受電端へ供給される。すなわち、電池からの放電電流IBDは＜１＞で示すような60％のIBD1となるとともに、発電機の出力電流IGは＜２＞で示すような100％のIGLとなり、＜１＞＋＜２＞で示すような160％の合計電流IM6が推進電動機へ供給される。 Also, from the generator to the propulsion motor, the generator output voltage 100% current <2> (= IGL) from the generator with the voltage VG6 is driven by the voltage VM6 due to the IV (MIVD) characteristics of the generator-propulsion motor receiving end. Supplied to the electric power receiving end. That is, the discharge current IBD from the battery is 60% IBD1 as shown by <1>, and the output current IG of the generator is 100% IGL as shown by <2>, <1> + <2 A total current IM6 of 160% as shown by> is supplied to the propulsion motor.

電動機電力PMがさらに増加した場合、発電機電圧VGをVG7まで低下させれば、電池放電電流IBDは＜３＞で示すような100％のIBD2となるとともに、発電機電流IGは＜４＞で示すような100％のIGLとなり、＜３＞＋＜４＞で示すような200％の合計電流IM7が推進電動機へ供給される。
このように、電動機電力PMの増大に応じて発電機電圧VGを低下させれば、電池放電電力PBLが調整できるので、電動機電力PMの増大に対応する電力を供給することができる。 When the motor power PM further increases, if the generator voltage VG is reduced to VG7, the battery discharge current IBD becomes 100% IBD2 as shown in <3>, and the generator current IG is <4>. As shown, the IGL is 100%, and a total current IM7 of 200% as shown by <3> + <4> is supplied to the propulsion motor.
Thus, if the generator voltage VG is decreased in accordance with the increase in the motor power PM, the battery discharge power PBL can be adjusted, so that the power corresponding to the increase in the motor power PM can be supplied.

次に、図２を参照して演算部等の各部について説明する。
ア）定数設定部50：
定数設定部50では、給電電路30の各抵抗を示す定数KBC、KBDおよびKGとしてそれぞれ設定された抵抗値を記憶しておく。
定数KBCは、図４のＧ点（発電機出力端）とＢ点（電池端子）間の抵抗RBLを示し、充電動作時の電圧降下ΔVBCの演算に用いる。
定数KBDは、図４のＢ点（電池端子）とＭ点（推進電動機受電端）間の抵抗RBL＋RMLを示し、放電動作時の電圧降下ΔVBDの演算に用いる。
定数KGは、図４のＧ点（発電機出力端）とＭ点（推進電動機受電端）間の抵抗RMLを示し、発電機から推進電動機へ給電するときの電圧降下ΔVGの演算に用いる。
イ）電圧降下演算部51：
電圧降下演算部51では、各点間の電圧降下ΔVBC、ΔVBD、ΔVGを、上記定数と各点間を流れる電流との積から求める。
ウ）浮動動作電圧差演算部52：
浮動動作電圧差演算部52では、図１に示す浮動動作スイッチ17（COSF）が「入」のときに、発電機出力電圧VGと電池端子電圧VBとの電圧差ΔVF＝VB−VGを求める。ΔVF＝0、すなわちVG＝VBならば、電池充放電電流IBは流れない。 Next, each unit such as a calculation unit will be described with reference to FIG.
A) Constant setting section 50:
The constant setting unit 50 stores resistance values respectively set as constants KBC, KBD, and KG indicating the respective resistances of the power feeding circuit 30.
The constant KBC indicates a resistance RBL between point G (generator output terminal) and point B (battery terminal) in FIG. 4 and is used for calculation of the voltage drop ΔVBC during the charging operation.
The constant KBD indicates a resistance RBL + RML between the point B (battery terminal) and the point M (propulsion motor receiving end) in FIG. 4 and is used to calculate the voltage drop ΔVBD during the discharging operation.
The constant KG indicates a resistance RML between point G (generator output end) and point M (propulsion motor receiving end) in FIG. 4 and is used for calculation of a voltage drop ΔVG when power is supplied from the generator to the propulsion motor.
B) Voltage drop calculation unit 51:
The voltage drop calculation unit 51 obtains the voltage drops ΔVBC, ΔVBD, ΔVG between the points from the product of the constant and the current flowing between the points.
C) Floating operation voltage difference calculation unit 52:
The floating operation voltage difference calculation unit 52 obtains a voltage difference ΔVF = VB−VG between the generator output voltage VG and the battery terminal voltage VB when the floating operation switch 17 (COSF) shown in FIG. 1 is “ON”. If ΔVF = 0, that is, VG = VB, the battery charge / discharge current IB does not flow.

エ）充放電電力演算部53：
充放電電力演算部53では、電池の充放電電力PBとして、電池端子電圧VBと充電電流IBCとの積から充電電力PBC＝VB×IBCを求めるとともに、推進電動機受電端電圧VMと放電電流IBDとの積から放電電力PBD＝VＭ×IBDを求める。
また、充電電流設定値IBCsでの定電流充電の充電電力値PBCs＝VB×IBCsを求める。
オ）発電機出力演算部54：
発電機出力演算部54では、発電機出力電圧VGと出力電流IGとの積から発電機出力PG＝VG×IGを求める。
カ）発電機出力状態演算部55：
発電機出力状態演算部55では、発電機出力上限設定値PGsと実際の発電機出力PGとの差ΔPG＝PGs−PGを演算して、発電機出力状態の判別処理を行う。なお、発電機が発電機出力上限設定値PGs以下で運転されている時には、ΔPGが発電機の出力余裕となる。
式（ａ）「ΔPG＝PGs−PG≧０」の条件が成立しているとき、発電機が発電機出力上限設定値PGs以下で運転されている状態であると判別する。
式（ｂ）「ΔPG＝PGs−PG＝０」の条件が成立しているときは、発電機が発電機出力上限設定値PGsで運転されている状態、すなわち出力制限運転状態であると判別する。 D) Charge / discharge power calculation unit 53:
The charge / discharge power calculation unit 53 obtains the charge power PBC = VB × IBC from the product of the battery terminal voltage VB and the charge current IBC as the charge / discharge power PB of the battery, and the propulsion motor receiving end voltage VM and the discharge current IBD The discharge power PBD = VM × IBD is obtained from the product of
Further, the charging power value PBCs = VB × IBCs for constant current charging at the charging current setting value IBCs is obtained.
E) Generator output calculator 54:
The generator output calculation unit 54 obtains the generator output PG = VG × IG from the product of the generator output voltage VG and the output current IG.
F) Generator output state calculator 55:
The generator output state calculation unit 55 calculates a difference ΔPG = PGs−PG between the generator output upper limit set value PGs and the actual generator output PG, and performs a generator output state determination process. When the generator is operated at a generator output upper limit set value PGs or less, ΔPG is an output margin of the generator.
When the condition of equation (a) “ΔPG = PGs−PG ≧ 0” is satisfied, it is determined that the generator is in a state of being operated below the generator output upper limit set value PGs.
When the condition of Expression (b) “ΔPG = PGs−PG = 0” is satisfied, it is determined that the generator is operating at the generator output upper limit set value PGs, that is, the output limited operation state. .

キ）発電機電流制限演算部56：
発電機電流制限演算部56では、発電機出力上限設定値PGsと発電機の実電圧VGから、制限電流IGL＝PGs÷VGを演算する。なお、電池電圧VBの変化により発電機電圧VGは変化するから、これに応じて制限電流IGLも変化する。
ク）電動機電力演算部57：
電動機電力演算部57では、推進電動機受電端電圧VMと電動機に流れる電流I Mとの積から電動機電力PM＝VM×IMを求める。なお、電動機電力PMは、図11(a)に示す推進電動機の回転速度で決まる。また、電動機電力PMに対応する電動機電流IM＝PM÷VMも求められる。
ケ）電力演算部58：
電力演算部58では、次のように各電力値に関する演算、判別処理を行なう。
発電機出力上限設定値PGs範囲内で発電機より推進電動機電力PMおよび電池充電電力PBCを供給することができる状態を式（ｃ）「PGs≧PBC＋PM」で判別し、式（ｃ）の条件が成立しているときは、その判別結果を演算部59および60に与える。また、式（ｃ）が成立しているとき、演算部53で演算されている充電電力値PBCs＝VB×IBCsを演算部60に与える。
そして、演算部59による充電電圧設定値VBsに基づく定電圧充電のための発電機制御または演算部60による充電電流設定値IBCsに基づく定電流充電のための発電機制御を行なう。
推進電動機電力PMと電池充電電力PBCの合計電力が発電機出力上限設定値PGsを越えており、かつ、推進電動機電力PMは発電機出力上限設定値PGsより小さい状態を、式（ｄ）「PGs−PBC＜PM＜PGs」（すなわち、PGs＜PBC＋PMかつPGs＞PM）で判別し、式（ｄ）の条件が成立しているときは、その判別結果を演算部60に与える。また、式（ｄ）が成立しているとき、式（ｄ１）「PBCr＝PGs−PM」により、発電機出力上限設定値PGsと推進電動機電力PMとの差分である低減充電電力値PBCｒを求め、演算部60に与える。そして、演算部60による電池充電電力を低減して得た電力を推進電動機電力の増加分に充当するための発電機制御を行なう。
電池充放電電力PB＝０、すなわち充電電力IBCおよび放電電力IBDのいずれも０の状態を式（ｅ）「PG＝PM」で判別し、式（ｅ）の条件が成立しているときは、その判別結果を演算部59および60に与える。
推進電動機電力PMが発電機出力上限設定値PGsを超過している状態を式（ｆ）「PGs＜PM」で判別し、式（ｆ）の条件が成立しているときは、その判別結果を演算部59および60に与える。また、式（ｆ）の条件が成立しているとき、式（ｆ１）「PBDd＝PM−PGs」により、推進電動機電力PMと発電機出力上限設定値PGsとの差分（すなわち発電機出力の不足分）に対する補充用として、電池からの放電動作により供給すべき所要放電電力値PBDdを求め、演算部59および60に与える。そして、演算部59および60により、所要放電電力値PBDdに基づき、推進電動機電力PMが発電機出力上限設定値PGsを超過した状態において、発電機出力PG（＝PGs）と電池放電電力PBD（＝PBDd）との並列（合計）電力を推進電動機へ供給する制御を行なう。 G) Generator current limit calculation unit 56:
The generator current limit calculation unit 56 calculates a limit current IGL = PGs ÷ VG from the generator output upper limit set value PGs and the actual generator voltage VG. Since the generator voltage VG changes due to the change in the battery voltage VB, the limit current IGL also changes accordingly.
H) Motor power calculation unit 57:
The motor power calculation unit 57 obtains the motor power PM = VM × IM from the product of the propulsion motor power receiving end voltage VM and the current IM flowing through the motor. The motor power PM is determined by the rotational speed of the propulsion motor shown in FIG. Further, the motor current IM = PM ÷ VM corresponding to the motor power PM is also obtained.
I) Power calculator 58:
The power calculation unit 58 performs calculation and determination processing regarding each power value as follows.
The state in which the propulsion motor power PM and the battery charging power PBC can be supplied from the generator within the generator output upper limit set value PGs range is determined by Expression (c) “PGs ≧ PBC + PM”, and the condition of Expression (c) is When it is established, the determination result is given to the calculation units 59 and 60. When the formula (c) is established, the charging power value PBCs = VB × IBCs calculated by the calculation unit 53 is given to the calculation unit 60.
Then, the generator control for constant voltage charging based on the charging voltage set value VBs by the calculating unit 59 or the generator control for constant current charging based on the charging current set value IBCs by the calculating unit 60 is performed.
The total power of the propulsion motor power PM and the battery charging power PBC exceeds the generator output upper limit set value PGs, and the propulsion motor power PM is smaller than the generator output upper limit set value PGs. -PBC <PM <PGs "(that is, PGs <PBC + PM and PGs> PM). When the condition of the expression (d) is satisfied, the determination result is given to the calculation unit 60. Further, when the formula (d) is established, the reduced charge power value PBCr which is the difference between the generator output upper limit set value PGs and the propulsion motor power PM is obtained by the formula (d1) “PBCr = PGs−PM”. To the arithmetic unit 60. Then, generator control is performed to apply the electric power obtained by reducing the battery charging power by the calculation unit 60 to the increase in the propulsion motor power.
When the battery charge / discharge power PB = 0, that is, the state where both the charge power IBC and the discharge power IBD are 0 is determined by the expression (e) “PG = PM”, and the condition of the expression (e) is satisfied, The determination result is given to the calculation units 59 and 60.
The state where the propulsion motor power PM exceeds the generator output upper limit setting value PGs is determined by the equation (f) “PGs <PM”, and when the condition of the equation (f) is satisfied, the determination result is This is given to the arithmetic units 59 and 60. Further, when the condition of the expression (f) is satisfied, the difference between the propulsion motor power PM and the generator output upper limit set value PGs (that is, the deficiency of the generator output) according to the expression (f1) “PBDd = PM−PGs”. The required discharge power value PBDd to be supplied by the discharge operation from the battery is obtained and supplied to the calculation units 59 and 60. Then, with the calculation units 59 and 60, based on the required discharge power value PBDd, in a state where the propulsion motor power PM exceeds the generator output upper limit set value PGs, the generator output PG (= PGs) and the battery discharge power PBD (= Control to supply parallel (total) power to the propulsion motor with PBDd).

コ）定電圧充電動作時の発電機電圧演算部59：
図１の充電切替スイッチ16（COSB）で定電圧充電を選択すれば、演算部59では、定電圧充電を行なうための発電機電圧指令VG_SCを演算出力する。
また、後述のように、演算部59では、推進電動機電力が増加し、推進電動機電力と電池充電電力との合計電力が発電機出力の上限設定値を超えた場合、さらには推進電動機電力が発電機出力の上限設定値を超えた場合に対応する発電機制御のための演算処理も行なう。
サ）定電流充電動作時の発電機電圧演算部60：
図１の充電切替スイッチ16（COSB）で定電流充電を選択すれば、演算部60では、定電流充電を行なうための発電機電圧指令VG_SCを演算出力する。
また、後述のように、演算部60では、推進電動機電力が増加し、推進電動機電力と電池充電電力との合計電力が発電機出力の上限設定値を超えた場合、さらには推進電動機電力が発電機出力の上限設定値を超えた場合に対応する発電機制御のための演算処理も行なう。
シ）検出信号切換部66：
発電機電圧設定値VGsと電池電圧VBとを比較し、VGs＜VBのときは発電機制御用の電圧検出信号を交流発電機の交流電圧検出信号VGaとし、VGs＞VBのときは発電機制御用の電圧検出信号を整流器出力の直流出力電圧検出信号VGとするよう、切換えを行なう。 E) Generator voltage calculator 59 during constant voltage charging operation:
If constant voltage charging is selected by the charge changeover switch 16 (COSB) in FIG. 1, the calculation unit 59 calculates and outputs a generator voltage command VG _SC for performing constant voltage charging.
Further, as described later, in the calculation unit 59, when the propulsion motor power increases and the total power of the propulsion motor power and the battery charging power exceeds the upper limit set value of the generator output, the propulsion motor power is further generated. Calculation processing for generator control corresponding to the case where the upper limit set value of the machine output is exceeded is also performed.
D) Generator voltage calculator 60 during constant current charging operation:
If constant current charging is selected with the charge changeover switch 16 (COSB) in FIG. 1, the calculation unit 60 calculates and outputs a generator voltage command VG _SC for performing constant current charging.
As will be described later, in the calculation unit 60, when the propulsion motor power increases and the total power of the propulsion motor power and the battery charge power exceeds the upper limit set value of the generator output, the propulsion motor power is further generated. Calculation processing for generator control corresponding to the case where the upper limit set value of the machine output is exceeded is also performed.
G) Detection signal switching unit 66:
Compare the generator voltage setting value VGs with the battery voltage VB. When VGs <VB, the generator control voltage detection signal is the AC voltage detection signal VGa of the AC generator, and when VGs> VB, the generator control voltage Switching is performed so that the voltage detection signal is the DC output voltage detection signal VG of the rectifier output.

次に、各動作について説明する。
１）定電圧動作：
図１、図２に示す充電切替スイッチ16（COSB）を「切」にすると、発電機電圧設定器21(VRVG)による設定電圧値VGsが図２の演算部59に入力され、（ｇ）式に示す電圧指令+VGsc＝VGsが突合せ点ａに出力されるので、発電機電圧検出器８（トランス：PTG）からの検出信号VGa、または電圧検出器９（VDG）からの検出信号VGを突合せ点ａにおけるフィードバック信号として、発電機の定電圧制御が行なわれる。 Next, each operation will be described.
1) Constant voltage operation:
When the charge changeover switch 16 (COSB) shown in FIGS. 1 and 2 is set to “OFF”, the set voltage value VGs by the generator voltage setting device 21 (VRVG) is input to the calculation unit 59 of FIG. Since the voltage command + VGsc = VGs shown in Fig. 5 is output to the matching point a, the detection signal VGa from the generator voltage detector 8 (transformer: PTG) or the detection signal VG from the voltage detector 9 (VDG) is matched. As a feedback signal at point a, constant voltage control of the generator is performed.

ここで、発電機電圧設定器21(VRVG)の設定電圧値VGsを0Vから徐々に上昇させる際に、発電機制御用の電圧検出信号として検出信号VGを用いると、VGは電池１が接続された直流給電母線30側の電圧であることから、VGs＜VGになり、電圧不一致により制御不能となる。そのため、発電機電圧設定器21(VRVG)の設定電圧値VGsを0Vから徐々に上昇させる際、VGs＜VBのときは、発電機制御用の電圧検出信号をVGaに切換えることで、整流器７の電圧ブロック機能により、直流側電池電圧VBの影響を受けることなく、交流発電機の交流出力電圧を発電機電圧設定器21(VRVG)の設定電圧値VGsで調整できるようになる。 Here, when the set voltage value VGs of the generator voltage setting device 21 (VRVG) is gradually increased from 0V, if the detection signal VG is used as a voltage detection signal for generator control, the battery 1 is connected to the VG. Since the voltage is on the DC power supply bus 30 side, VGs <VG, and control becomes impossible due to voltage mismatch. Therefore, when the set voltage value VGs of the generator voltage setting device 21 (VRVG) is gradually increased from 0V, when VGs <VB, the voltage of the rectifier 7 is changed by switching the voltage detection signal for generator control to VGa. The block function allows the AC output voltage of the AC generator to be adjusted by the set voltage value VGs of the generator voltage setting device 21 (VRVG) without being affected by the DC side battery voltage VB.

なお、設定電圧値VGsを上昇させて、発電機電圧VGが電池電圧VBより高い電圧になったら（VGs＞VB）、これを検出して発電機制御用の電圧検出信号をVGaからVGへ切換え、整流器７の直流出力電圧VGまたは電池電圧VBを制御するようにする。
電池充電電流IBは発電機電圧VGと電池電圧VBとの差電圧により、また、推進電動機電力PMは回転速度により、推進電動機電流IMは推進電動機受電端電圧VMによりそれぞれ決まり、推進電動機受電端電圧VMは、発電機電圧VGより、発電機から推進電動機までの電圧降下ΔVG（図２の演算部51参照）を減じて、VM＝VG−ΔVGとして決定される。 When the set voltage value VGs is increased and the generator voltage VG becomes higher than the battery voltage VB (VGs> VB), this is detected and the generator control voltage detection signal is switched from VGa to VG. The DC output voltage VG or battery voltage VB of the rectifier 7 is controlled.
The battery charging current IB is determined by the difference voltage between the generator voltage VG and the battery voltage VB, the propulsion motor power PM is determined by the rotational speed, and the propulsion motor current IM is determined by the propulsion motor receiving end voltage VM. VM is determined as VM = VG−ΔVG by subtracting the voltage drop ΔVG from the generator to the propulsion motor (see the calculation unit 51 in FIG. 2) from the generator voltage VG.

１−１）定電圧充電動作：
この場合は、充電切替スイッチ16（COSB）を「定電圧充電」側にすると図２の演算部59が選択され、充電電圧設定器18(VRVB)から電圧値VBsが入力され、（ｇ）式に示す電圧指令+VGscを演算して出力する。 1-1) Constant voltage charging operation:
In this case, when the charge changeover switch 16 (COSB) is set to the “constant voltage charging” side, the calculation unit 59 of FIG. 2 is selected, and the voltage value VBs is input from the charging voltage setting unit 18 (VRVB). Calculate and output the voltage command + VGsc shown in.

１−１−１）PGs≧PBC+PMの場合：
発電機出力状態演算部55における演算結果が、ΔPG＝PGs−PG≧０…（ａ）であれば（この場合、発電機出力PG、すなわち推進電動機電力PMと電池充電電力PBCとの合計電力が、発電機出力上限設定値PGs以下で運転されていることを示す）、電力演算部58は（ｃ）式の演算結果（判別結果）を演算部59に出力し、演算部59でPGs≧PBC+PMのときの、VGsc＝VBs+ΔVBC…（ｈ）式を演算し、その結果の発電機電圧指令VGscを突合せ点ａに出力し、電圧検出信号VGによるフィードバック制御を行なう。 1-1-1) When PGs ≧ PBC + PM:
If the calculation result in the generator output state calculation unit 55 is ΔPG = PGs−PG ≧ 0 (a) (in this case, the generator output PG, that is, the total power of the propulsion motor power PM and the battery charging power PBC is , The electric power calculation unit 58 outputs the calculation result (discrimination result) of the equation (c) to the calculation unit 59, and the calculation unit 59 outputs PGs ≧ PBC. VGsc = VBs + ΔVBC (h) is calculated when + PM, and the resulting generator voltage command VGsc is output to the butt point a, and feedback control is performed using the voltage detection signal VG.

ここで、（ｈ）式の右辺第1項のVBsは充電電圧設定値であるから、VBsに電圧降下演算部51の演算結果ΔVBC＝KBC×IBCを加算した電圧指令VGscを突合せ点ａに出力し、発電機電圧検出信号VGのフィードバック制御を行なえば、電圧降下を考慮した発電機電圧VGによって、設定された充電電圧VBsを電池に印加することができる。すなわち、演算部51での演算結果ΔVBCは、図４に示すＧ点−Ｂ点間の抵抗RBLと電池充電電流IBCとの積で求められる電圧降下であるから、充電電圧設定値VBsにＧ点−Ｂ点間電圧降下ΔVBCを加えた電圧を、発電機電圧VGとすれば良いことが分かる。 Here, since VBs in the first term on the right side of equation (h) is the charging voltage setting value, a voltage command VGsc obtained by adding the calculation result ΔVBC = KBC × IBC of the voltage drop calculation unit 51 to VBs is output to the matching point a. If the feedback control of the generator voltage detection signal VG is performed, the set charging voltage VBs can be applied to the battery by the generator voltage VG considering the voltage drop. That is, the calculation result ΔVBC in the calculation unit 51 is a voltage drop obtained by the product of the resistance RBL between the point G and the point B shown in FIG. 4 and the battery charging current IBC, and therefore the charging voltage set value VBs is set to the point G. It can be seen that the voltage obtained by adding the voltage drop ΔVBC between the −B points may be the generator voltage VG.

充電が進行して電池内部起電圧eBが上昇すれば、図４の（３）式「IBC＝（VG−eB）÷（RB+RBL）」に従って充電電流IBCは低下するので、演算部51での演算値ΔVBCは低下、演算部59の（ｈ）式のΔVBCおよび発電機電圧指令値VGscは低下し、電池印加電圧（充電電圧）VBを一定に保つように制御される。
また、推進電動機受電端電圧VMは、推進電動機の回転速度で決まる推進電動機電力PMと、図４に示すＧ点−M点間の電路抵抗と推進電動機電流IMとの積で表わされる電圧降下ΔVGを発電機電圧VGから減じた電圧で決まるが、発電機電圧VGは電池電圧で決まり、推進電動機電力PMには影響されることはない。 If charging progresses and the internal electromotive voltage eB increases, the charging current IBC decreases according to the equation (3) “IBC = (VG−eB) ÷ (RB + RBL)” in FIG. The calculation value ΔVBC is reduced, ΔVBC in the equation (h) of the calculation unit 59 and the generator voltage command value VGsc are reduced, and the battery applied voltage (charge voltage) VB is controlled to be kept constant.
Further, the propulsion motor receiving end voltage VM is a voltage drop ΔVG represented by the product of the propulsion motor power PM determined by the rotation speed of the propulsion motor and the circuit resistance between point G and point M shown in FIG. 4 and the propulsion motor current IM. Is determined by the voltage obtained by subtracting from the generator voltage VG, but the generator voltage VG is determined by the battery voltage and is not affected by the propulsion motor power PM.

１−１−２）「PB＝0」および「浮動動作」：
長時間の充電で電池内部起電圧eBが上昇し、電池端子電圧VB＝電池内部起電圧eB＝発電機電圧VG（理想状態）になれば、充電電流IBC＝0A（かつ放電電流IBD＝0A）になり、PBC＝0より、PG＝PBC＋PM＝PMになるから、発電機出力は全て推進電動機に電力PMとして供給することになる。このPBC＝0の状態において、推進電動機の負荷変動または電池電圧の変動が生じると、発電機電圧は追従制御によって、電池充放電電流が0Aになるように制御され、浮動動作と同様の動作になる。 1-1-2) “PB = 0” and “floating operation”:
If the battery internal voltage eB rises after long-term charging and the battery terminal voltage VB = battery internal voltage eB = generator voltage VG (ideal state), the charging current IBC = 0A (and the discharge current IBD = 0A) Since PBC = 0 and PG = PBC + PM = PM, all the generator outputs are supplied as electric power PM to the propulsion motor. In this state of PBC = 0, when the load fluctuation of the propulsion motor or the fluctuation of the battery voltage occurs, the generator voltage is controlled by the follow-up control so that the battery charge / discharge current becomes 0A, and the operation is the same as the floating operation. Become.

電池の浮動動作を行ないたい場合は、図１、図２に示す浮動動作スイッチ17（COSF）を「入」にして、浮動動作電圧差演算部52により電池電圧VBと発電機電圧VGとの電圧差ΔVF＝VB−VGを演算して演算部59、60へ出力する。演算部59、60における（ｉ）式の演算VGsc＝VB±ΔVFは、電池電圧VBと発電機電圧VGとの電圧差ΔVFを0Vになるようにするためのものである。すなわち、ΔVFが負値のときは電池電圧VBが発電機電圧VGより低いとき（VB＜VG）であるから、（i１）式のように発電機電圧VGを｜ΔVF｜だけ下げ、ΔVFが正値のときは電池電圧VBが発電機電圧VGより高いとき（VB＞VG ）であるから、（i２）式のように発電機電圧VGを｜ΔVF｜だけ上げるよう電圧指令VGscを演算して発電機電圧を調整すれば、充放電電流が流れない浮動動作となる。そうすれば、電池には充放電電流が流れないから、電圧降下演算部51のΔVBC、ΔVBDは0Vになる。なお、浮動動作とするための実際の発電機電圧調整制御としては、例えば、ΔVF＝VB−VGの演算結果に基づき発電機電圧VGを上げたり下げたりする電圧調整操作を繰り返すうちにΔＶＦが零に近づき、ΔＶＦが基準値以内となった時点で上記電圧調整操作を終了するというような調整制御を行なうことができる。 To perform the floating operation of the battery, the floating operation switch 17 (COSF) shown in FIGS. 1 and 2 is set to “ON”, and the floating operation voltage difference calculation unit 52 causes the voltage between the battery voltage VB and the generator voltage VG. The difference ΔVF = VB−VG is calculated and output to the calculation units 59 and 60. The calculation VGsc = VB ± ΔVF in the equation (i) in the calculation units 59 and 60 is for setting the voltage difference ΔVF between the battery voltage VB and the generator voltage VG to 0V. That is, when ΔVF is negative, the battery voltage VB is lower than the generator voltage VG (VB <VG). Therefore, the generator voltage VG is reduced by | ΔVF | as shown in equation (i1), and ΔVF is positive. When the value is the battery voltage VB is higher than the generator voltage VG (VB> VG), the voltage command VGsc is calculated to increase the generator voltage VG by | ΔVF | If the machine voltage is adjusted, it becomes a floating operation in which no charge / discharge current flows. Then, since no charge / discharge current flows through the battery, ΔVBC and ΔVBD of the voltage drop calculation unit 51 become 0V. As an actual generator voltage adjustment control for the floating operation, for example, ΔVF becomes zero while repeating the voltage adjustment operation for increasing or decreasing the generator voltage VG based on the calculation result of ΔVF = VB−VG. Thus, it is possible to perform adjustment control such that the voltage adjustment operation is terminated when ΔVF becomes within the reference value.

１−１−３）「PBD＝PM−PG」の運転：
この運転は、推進電動機電力PMが発電機出力上限設定値PGsを超えた場合、電池を放電動作にして得た放電電力PBDと発電機電力PGの並列（合計）電力を、推進電動機電力PMとして供給する場合である。所要放電電力値PBDdは図２の演算部58の（f１）式「PBDd＝PM−PGs」で示され、演算結果を演算部59、60へ出力し、これらで（j）式「VGsc＝PBDd÷IBD＋ΔVG」の演算をして発電機設定電圧VGscを図６の突合せ点ａに出力し、発電機電圧VGの電圧フィードバック制御を行なう。この場合、増加した推進電動機電力PMにより、推進電動機電流IMはIM=PM÷VMとなるが、このIMは図４の(10)式に示すように、IM＝電池放電電流IBD＋発電機供給電流IGLと表わされる。 1-1-3) Operation of “PBD = PM-PG”:
In this operation, when the propulsion motor power PM exceeds the generator output upper limit setting value PGs, the parallel (total) power of the discharge power PBD obtained by discharging the battery and the generator power PG is used as the propulsion motor power PM. This is the case of supplying. The required discharge power value PBDd is expressed by the equation “f1” “PBDd = PM−PGs” of the calculation unit 58 in FIG. 2, and the calculation result is output to the calculation units 59 and 60, and the equation (j) “VGsc = PBDd” ÷ IBD + ΔVG ”is calculated and the generator set voltage VGsc is output to the abutting point a in FIG. 6 to perform voltage feedback control of the generator voltage VG. In this case, due to the increased propulsion motor power PM, the propulsion motor current IM becomes IM = PM ÷ VM, where IM = battery discharge current IBD + generator supply current as shown in the equation (10) of FIG. Expressed as IGL.

また、このときの推進電動機受電端電圧の電圧降下ΔVMは、
ΔVM＝（IGL＋IBD）×KG
＝（IGL＋IBD）×RMLとなり、発電機出力端子電圧VGは、
VG＝VM＋ΔVM＝VM＋KG×（IGN＋IBD）となる。
PBD≧PM−PGの状態では、発電機出力PGの全部を推進電動機電力PMとして供給するので、図４に示すG点とM点間の電圧降下はΔVM＝IM×KG＝IM×RMLであって、PGs＝PMの状態での運転においてはIM＝IGLよりΔVM＝IGL×KG＝IGL×RMLであるが、PGs＜PMの状態で電池より放電電力PBD＝PM−PGを推進電動機に供給する運転におけるG点とM点間の電圧降下はΔVM＝（IGL＋IBD）×KG＝（IGL＋IBD）×RMLであるから、後者の電圧降下は増加したIBD分だけ増加する。推進電動機受電端電圧VMは概ね発電機電圧VGで決まるが、電池放電電流IBDは、図５に示す電池I−V特性（BIVD）と推進電動機受電端電圧VMで決まるから、発電機電圧VGを変化させれば電池放電電流IBDが決まるので、発電機電圧により電池放電電流が調整でき、発電機との分担を決めることができる。 In addition, the voltage drop ΔVM of the propulsion motor receiving end voltage at this time is
ΔVM = (IGL + IBD) × KG
= (IGL + IBD) x RML, and the generator output terminal voltage VG is
VG = VM + ΔVM = VM + KG × (IGN + IBD).
In the state of PBD ≧ PM−PG, the entire generator output PG is supplied as the propulsion motor power PM. Therefore, the voltage drop between points G and M shown in FIG. 4 is ΔVM = IM × KG = IM × RML. In the operation with PGs = PM, ΔVM = IGL × KG = IGL × RML from IM = IGL, but the discharge power PBD = PM−PG is supplied from the battery to the propulsion motor when PGs <PM. Since the voltage drop between points G and M during operation is ΔVM = (IGL + IBD) × KG = (IGL + IBD) × RML, the latter voltage drop increases by the increased IBD. Although the propulsion motor receiving end voltage VM is generally determined by the generator voltage VG, the battery discharge current IBD is determined by the battery IV characteristics (BIVD) and the propulsion motor receiving end voltage VM shown in FIG. If it is changed, the battery discharge current IBD is determined, so that the battery discharge current can be adjusted by the generator voltage, and the sharing with the generator can be determined.

ここで、図５を参照し充放電動作時の電圧特性について説明する。
図５のB点は発電機電圧VG5、発電機100％出力（すなわち発電機出力PG＝PGs）であって100％電流上限値IGLの運転状態であるから、発電機出力PGの全ては推進電動機電力PMとして供給され、電池充放電電流0Aであって充電電力PB＝0の運転である。
この状態から推進電動機電力PMが増加すると（図11(a) 推進電動機回転速度・推進電力特性参照）、PMとして供給するための発電機出力PGが不足する。 Here, the voltage characteristics during the charge / discharge operation will be described with reference to FIG.
The point B in FIG. 5 is the generator voltage VG5, the generator 100% output (that is, the generator output PG = PGs), and is in the operating state of the 100% current upper limit value IGL, so all the generator output PG is the propulsion motor. It is supplied as electric power PM, and is a battery charging / discharging current 0A and charging electric power PB = 0.
When the propulsion motor power PM increases from this state (see FIG. 11 (a) propulsion motor rotation speed / propulsion power characteristics), the generator output PG to be supplied as PM is insufficient.

このとき、図２の電力演算部58の(f１)式で、電池が供給すべき所要放電電力値PBDd＝PM−PGsを演算し、この値から演算部59、60では(j) 式「VGsc＝PBDd÷IBD＋ΔVG」の演算をして発電機電圧指令値VGsc（図５のVG7参照）を求め、突合せ点aに出力して電圧制御を行なう。なお、発電機の出力上限設定値PGsは100％であるから、発電機出力電流は電流IGLで制限される。
電池放電電力PBDは図２の放電電力演算部53により、
PBD＝VM×IBDであり、また、VM＝PBD÷IBDであるから、電池放電電流IBDは
IBD＝PBD÷VMとなる。 At this time, the required discharge power value PBDd = PM−PGs to be supplied by the battery is calculated by the formula (f1) of the power calculation unit 58 in FIG. 2, and the calculation units 59 and 60 calculate the formula (j) “VGsc” from this value. = PBDd ÷ IBD + ΔVG ”is obtained to obtain a generator voltage command value VGsc (see VG7 in FIG. 5), which is output to the abutting point a for voltage control. Since the generator output upper limit set value PGs is 100%, the generator output current is limited by the current IGL.
The battery discharge power PBD is obtained by the discharge power calculation unit 53 of FIG.
Since PBD = VM × IBD and VM = PBD ÷ IBD, the battery discharge current IBD is
IBD = PBD ÷ VM.

一方、発電機出力端電圧と推進電動機受電端電圧との間での電圧降下ΔVGは、図２の電圧降下演算部51により、
ΔVG＝KG×（IGL＋IBL）＝RML×（IGL＋IBL）であり、放電電力PBDとして所要放電電力PBDdが供給されるようにするための発電機出力電圧VG＝指令値VGscは、VM＝PBD÷IBD＝PBDd÷IBDの条件を考慮し、図２の演算部59、60の(j) 式のように、
VGsc＝VM＋ΔVG＝（PBDd÷IBD）＋ΔVGと表わせる。このとき推進電動機は図５の＜１＞＋＜２＞の状態にあり、推進電動機出力PMと推進電動機電流IMで決まる推進電動機受電端電圧VMとなるよう、図２の演算部59、60の(j) 式より、発電機電圧VGがVG6になる電圧設定VGscを次式のように演算し、突合せ点ａに出力して発電機の電圧制御を行なう。
VG6＝VGsc＝VM＋ΔVG＝VM＋RML×（IGL＋IBD） On the other hand, the voltage drop ΔVG between the generator output terminal voltage and the propulsion motor receiving terminal voltage is calculated by the voltage drop calculation unit 51 of FIG.
ΔVG = KG × (IGL + IBL) = RML × (IGL + IBL), and the generator output voltage VG = command value VGsc for supplying the required discharge power PBDd as the discharge power PBD is VM = PBD ÷ IBD = Considering the condition of PBDd ÷ IBD, as shown in equation (j) of the calculation units 59 and 60 in FIG.
VGsc = VM + ΔVG = (PBDd ÷ IBD) + ΔVG At this time, the propulsion motor is in the state of <1> + <2> in FIG. 5, and the calculation units 59 and 60 in FIG. 2 are set so that the propulsion motor receiving end voltage VM is determined by the propulsion motor output PM and the propulsion motor current IM. From the equation (j), the voltage setting VGsc at which the generator voltage VG becomes VG6 is calculated as in the following equation, and output to the butt point a to control the generator voltage.
VG6 = VGsc = VM + ΔVG = VM + RML × (IGL + IBD)

すなわち、発電機出力PGとして設定器22（VRPG）で設定された上限設定値PGsの電力を出力しているから、電池の所要放電電力値PBDdを図２の電力演算部58の (f１)式PBDd＝PM−PGsにより求め、その結果から図２の演算部59、60の(j) 式を用いて発電機電圧指令値VGscを得、VGsc＝VG6として発電機電圧VGを制御すれば、電池放電電流は＜１＞、発電機電流は＜２＞なる電流（電力）分担によって推進電動機電力PMを供給するわけである。 That is, since the power of the upper limit set value PGs set by the setter 22 (VRPG) is output as the generator output PG, the required discharge power value PBDd of the battery is expressed by the equation (f1) of the power calculation unit 58 in FIG. If the generator voltage command value VGsc is obtained from the result using equation (j) of the calculation units 59 and 60 in FIG. 2 and the generator voltage VG is controlled as VGsc = VG6, the battery is obtained. The propulsion motor power PM is supplied by sharing current (electric power) such that the discharge current is <1> and the generator current is <2>.

推進電動機電力PMが図５の＜３＞＋＜４＞に増加したときも上記と同様にして、推進電動機受電端電圧VM7になることから、発電機電圧指令値VGsc＝VM7になるよう発電機を制御すれば、電池放電電流は＜３＞、発電機電流は＜４＞の電流（電力）分担で推進電動機へ電力PMを供給する。なお、発電機出力を停止すれば、電池からは＜５＞のE点でVB6、IM6、＜６＞のF点でVB7、IM7の放電電力が推進電動機へ供給される。 When the propulsion motor power PM increases to <3> + <4> in FIG. 5, the propulsion motor receiving end voltage VM7 is set in the same manner as described above, so that the generator voltage command value VGsc = VM7. , The battery discharge current is <3> and the generator current is <4>, and the electric power PM is supplied to the propulsion motor with the current (power) sharing of <4>. If the generator output is stopped, the discharge power of VB6 and IM6 is supplied from the battery to the propulsion motor at point E of <5> and VB7 and IM7 at point F of <6>.

２）定電流充電動作：
「定電流充電」を行なうときは、充電切換えスイッチ16（COSB）を「定電流充電」側にすると、定電流充電時の発電機電圧演算部60が選択され、電池充電電流設定器19（VRIB）から電流指令IBsが演算部60に入力されて定電流動作が行なわれる。 2) Constant current charging operation:
When performing “constant current charging”, if the charge switch 16 (COSB) is set to the “constant current charging” side, the generator voltage calculation unit 60 during constant current charging is selected, and the battery charging current setting unit 19 (VRIB The current command IBs is input to the calculation unit 60 to perform constant current operation.

２−１）PGs≧PBCs+PMの場合：
発電機出力状態演算部55における（ａ）式の演算結果が、ΔPG＝PGs−PG≧０であれば、充放電電力演算部53における演算式「PBCs＝VB×IBCs」の演算結果を演算部58に出力し、演算部58では（ｃ）式「PGs≧PBC＋PM」すなわち「PGs≧PBCs＋PM」の演算結果（判別結果）を演算部60に出力し、演算部60でPGs≧PBCs＋PMのときの、VGsc＝PBCs÷IBCs＋ΔVBC…（k）式を演算し、その結果の発電機電圧指令VGscを突合せ点ａに出力し、発電機電圧検出信号VGとのフィードバック信号による定電流制御が行なわれる。 2-1) When PGs ≧ PBCs + PM:
If the calculation result of the expression (a) in the generator output state calculation unit 55 is ΔPG = PGs−PG ≧ 0, the calculation result of the calculation expression “PBCs = VB × IBCs” in the charge / discharge power calculation unit 53 is calculated as the calculation unit The calculation unit 58 outputs the calculation result (discrimination result) of the expression “PGs ≧ PBC + PM”, that is, “PGs ≧ PBCs + PM”, to the calculation unit 60. When the calculation unit 60 satisfies PGs ≧ PBCs + PM, VGsc = PBCs ÷ IBCs + ΔVBC (k) is calculated, and the resulting generator voltage command VGsc is output to the abutting point a, and constant current control is performed by a feedback signal with the generator voltage detection signal VG.

ここで、充電電力演算部53の充電電力演算PBCｓ＝VB×IBCsは、電池電圧VBと電流設定値IBCs（＝充電電流IBC）との積であるので、充電電力は定電流充電が進行して電池電圧VB（内部起電圧eB）が上昇すれば増加する。
すなわち、（k）式のPBCｓ÷IBCsは電池端子電圧VBであるから、発電機電圧VGは電池電圧VBに、電圧降下演算部51で演算される図４のG点とB点間の電圧降下ΔVBC＝KBC×IBCを加算した電圧値VGscに制御すれば、電池電圧VBが変動しても電池充電電流IBCは設定電流値IBCsとなるように制御される。 Here, since the charging power calculation PBCs = VB × IBCs of the charging power calculation unit 53 is a product of the battery voltage VB and the current set value IBCs (= charging current IBC), the charging power is obtained by constant current charging. The battery voltage VB (internal electromotive voltage eB) increases as it increases.
That is, since PBCs ÷ IBCs in the equation (k) is the battery terminal voltage VB, the generator voltage VG is the battery voltage VB, and the voltage drop between the points G and B in FIG. If the voltage value VGsc obtained by adding ΔVBC = KBC × IBC is controlled, the battery charging current IBC is controlled to be the set current value IBCs even if the battery voltage VB varies.

２−２）PGs＜PBCs＋PMの場合：
推進電動機電力PMが増加して、上記PGs≧PBCｓ+PMからPGs＜PBCs＋PMの運転状態に変化すると、発電機出力PGが発電機出力上限値PGsになっても不足して定電流充電のための充電電力PBCsを供給できなくなり、演算部60の（k）式の不成立により定電流制御不能となる。
そこで、電力演算部58は、推進電動機電力PMと電池充電電力PBCの合計電力が発電機出力上限設定値PGsを越えており、かつ、推進電動機電力PMは発電機出力上限設定値PGsより小さい状態を、式（ｄ）「PGs−PBC＜PM＜PGs」（すなわち、PGs＜PBC＋PMかつPGs＞PM）で判別し、式（ｄ）の条件が成立しているときは、その判別結果を演算部60に与える。また、式（ｄ）が成立しているとき、式（ｄ１）「PBCr＝PGs−PM」により、発電機出力上限設定値PGsと推進電動機電力PMとの差分である低減充電電力値PBCｒを求め、演算部60に与える。なお、PBC＝PBCsより、上記式（ｄ）の判別条件は「PGs−PBCs＜PM＜PGs」となる。
演算部60では、電力演算部58の式（ｄ）による上記演算結果（判別結果）を受けて、負荷がPGs≧PBCｓ＋PMの状態からPGs＜PBCs＋PMの状態に変化したこと、および、PM＜PGsの状態であることを判断し、電力演算部58より受けた低減充電電力値PBCｒ（＝PGs−PM）に基づき、(l)式「 VGsc＝PBCr÷IBC＋ΔVBC 」で求まるVGscを突合せ点ａに出力し、定電流制御から電圧指令VGscによる発電機電圧VGの制御へと切換える。 2-2) When PGs <PBCs + PM:
When the propulsion motor power PM increases and changes from the above PGs ≧ PBCs + PM to the operating state of PGs <PBCs + PM, even if the generator output PG reaches the generator output upper limit value PGs, it becomes insufficient and constant current charging is required. The charging power PBCs cannot be supplied, and the constant current control becomes impossible due to the failure of the equation (k) of the calculation unit 60.
Therefore, the power calculation unit 58 is in a state where the total power of the propulsion motor power PM and the battery charging power PBC exceeds the generator output upper limit set value PGs, and the propulsion motor power PM is smaller than the generator output upper limit set value PGs. Is determined by the expression (d) “PGs−PBC <PM <PGs” (that is, PGs <PBC + PM and PGs> PM), and when the condition of the expression (d) is satisfied, the determination result is calculated by the calculation unit. Give to 60. Further, when the formula (d) is established, the reduced charge power value PBCr which is the difference between the generator output upper limit set value PGs and the propulsion motor power PM is obtained by the formula (d1) “PBCr = PGs−PM”. To the arithmetic unit 60. From PBC = PBCs, the determination condition of the above equation (d) is “PGs−PBCs <PM <PGs”.
The calculation unit 60 receives the calculation result (determination result) by the equation (d) of the power calculation unit 58, the load has changed from the state of PGs ≧ PBCs + PM to the state of PGs <PBCs + PM, and PM <PGs Based on the reduced charging power value PBCr (= PGs−PM) received from the power calculation unit 58, the VGsc obtained by the expression (l) “VGsc = PBCr ÷ IBC + ΔVBC” is output to the matching point a. Then, the constant current control is switched to the control of the generator voltage VG by the voltage command VGsc.

すなわち、電池は発電機出力PG（＝PGs）から推進電動機電力PMを減じた低減充電電力PBCr(＝PG−P
M＝PGs−PM)で充電することになり、このときの発電機電圧VGを、電池電圧VBに図４のG点とB点間の電圧降下ΔVBCを加えた電圧にすれば、充電電力PBCrとなる充電電流IBCを流すことができる。
以上のように、負荷が増加したときは、発電機制御を（k）式「VGsc＝PBCs÷IBCs＋ΔVBC」に基づく定電流充電動作から、(l)式「VGsc＝PBCr÷IBC＋ΔVBC」で求められる電圧指令VGscに基づき発電機電圧VGを制御する動作に切換えることにより、安定な制御が可能となる。 That is, the battery has a reduced charge power PBCr (= PG−P) obtained by subtracting the propulsion motor power PM from the generator output PG (= PGs).
M = PGs−PM), and if the generator voltage VG at this time is set to a voltage obtained by adding the voltage drop ΔVBC between the points G and B in FIG. 4 to the battery voltage VB, the charging power PBCr The charging current IBC can be passed.
As described above, when the load increases, the generator control is a constant current charging operation based on (k) equation “VGsc = PBCs ÷ IBCs + ΔVBC”, and the voltage obtained by (l) equation “VGsc = PBCr ÷ IBC + ΔVBC” By switching to the operation of controlling the generator voltage VG based on the command VGsc, stable control becomes possible.

２−３）PB＝０の運転：
推進電動機電力PMがさらに増加して、電力演算部53において（e）式「 PG＝PM（すなわちPB＝０）」が成立すれば、上記の１−１−２）項で説明した浮動動作と同じになるので、詳細は省略する。 2-3) Operation with PB = 0:
If the propulsion motor power PM further increases and the formula (e) “PG = PM (ie, PB = 0)” is established in the power calculation unit 53, the floating operation described in the above section 1-1-2) Details are omitted because they are the same.

２−４）「PBD＝PM−PG」の運転：
これも、上記１−１−３）項の「PBD＝PM−PG」の運転と同じになるので、詳細は省略する。 2-4) Operation of “PBD = PM-PG”:
This is also the same as the operation of “PBD = PM-PG” in the above item 1-1-3), and thus the details are omitted.

３）「発電機電圧検出位置の切換え」：
この発明の電気推進システムは、以上のように交流発電機が用いられ、直流回路への電力供給は交流電力を整流器により直流電力に変換して行なう。この場合、交流発電機の電圧制御を行なうための電圧検出方法としては、図２や図４、図６に示すように交流発電機の交流出力電圧を検出する方法と、整流器出力である直流電圧を検出する方法とがある。
前者と後者は整流器の入力側と出力側電圧を検出するものであるから、両者には整流器の数Vの沿層電圧差が発生する。 3) “Switching generator voltage detection position”:
In the electric propulsion system of the present invention, an AC generator is used as described above, and power supply to the DC circuit is performed by converting AC power into DC power using a rectifier. In this case, the voltage detection method for controlling the voltage of the AC generator includes a method of detecting the AC output voltage of the AC generator as shown in FIGS. 2, 4, and 6, and a DC voltage that is a rectifier output. There is a method to detect.
Since the former and the latter are for detecting the input side and output side voltages of the rectifier, a creepage voltage difference of several rectifiers is generated between the two.

上記両方法を制御の観点から考慮すると、直流電圧を用いる方法では、発電機電圧設定値VGscが電池電圧VBより低い場合（VGsc＜VB）には、突合せ点では設定電圧VGsと発電機制御用の検出電圧VGとに不一致が生じ、発電機電圧を0Vから徐々に増加させる電圧調整ができないという問題が生じる。これに対し、交流電圧を用いる方法では、整流器ダイオードが直流電圧をブロックするので、直流電圧の影響を受けることなく発電機電圧を0Vから調整することができる。 Considering both of the above methods from the viewpoint of control, in the method using DC voltage, when the generator voltage set value VGsc is lower than the battery voltage VB (VGsc <VB), the set voltage VGs and the generator control A mismatch occurs with the detection voltage VG, and there is a problem that voltage adjustment for gradually increasing the generator voltage from 0 V cannot be performed. On the other hand, in the method using the AC voltage, the rectifier diode blocks the DC voltage, so that the generator voltage can be adjusted from 0 V without being affected by the DC voltage.

そこで、両者の特色を生かし、発電機電圧設定値VGsと電池電圧VBとを図２の検出切換え部66で電圧比較し、VGs＜VBのときは交流電圧検出とし、VGs＞VBになれば直流電圧検出に切換えることにより、円滑な電圧制御を行なうことができる。なお、交流電圧検出して電圧制御を行なう方法は、例えば特開昭５７−６８６２６号公報、特開昭５７−８５５３６号公報および特開２０００−７９３５７号公報などに記載されている。 Therefore, taking advantage of the characteristics of both, the generator voltage set value VGs and the battery voltage VB are compared with each other by the detection switching unit 66 in FIG. 2, and when VGs <VB, AC voltage is detected, and when VGs> VB, DC is detected. By switching to voltage detection, smooth voltage control can be performed. A method for detecting the AC voltage and controlling the voltage is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-68626, 57-85536, and 2000-79357.

４）システム動作：
４−１）「発電機100％負荷時の動作パターン」：
図７に、発電機出力PG＝上限設定値PGs×100％となっている負荷状態、すなわち発電機100％負荷時の動作パターンを示す。同図の時刻t0は、図５の充放電動作時の電圧特性のA点と対応する。つまり時刻t0は、発電機出力100％の全ては電池へ充電電力PB＝PBCとして供給され、推進電動機は停止している場合である。 4) System operation:
4-1) “Operation pattern at 100% generator load”:
FIG. 7 shows an operation pattern when the generator output PG = the upper limit set value PGs × 100%, that is, the generator 100% load. Time t0 in the figure corresponds to point A of the voltage characteristic during the charge / discharge operation in FIG. That is, at time t0, all of the generator output 100% is supplied to the battery as charging power PB = PBC, and the propulsion motor is stopped.

いま、推進電動機が運転を開始して推進電動機電力PM＝20％になったら、発電機電圧VGを図７のVG0からVG1に低下させれば、電池に印加される電圧がVB0からVB1に低下するとともに、充電電流IBCはIBC0からIBC1に減少して、充電電力PBCは20％低下し、充電電力の低下分20％が推進電動機に充当される。
推進電動機電力PMが40％→60％→80％へ順次増加した場合も、上記と同様に発電機電圧を低下させ、これによる充電電力の低下分を推進電動機に充当する。推進電動機負荷が100％に増加したt1時点では、発電機出力PGの全てが推進電動機に供給され、電池充電電力PBCは0になる。 Now, when the propulsion motor starts operation and the propulsion motor power becomes PM = 20%, the voltage applied to the battery decreases from VB0 to VB1 by reducing the generator voltage VG from VG0 to VG1 in FIG. At the same time, the charging current IBC decreases from IBC0 to IBC1, the charging power PBC decreases by 20%, and the decrease in charging power of 20% is allocated to the propulsion motor.
Even when the propulsion motor power PM increases sequentially from 40% to 60% to 80%, the generator voltage is reduced in the same manner as described above, and the decrease in charging power due to this is applied to the propulsion motor. At time t1 when the propulsion motor load increases to 100%, all of the generator output PG is supplied to the propulsion motor, and the battery charging power PBC becomes zero.

さらに、推進電動機電力PMが増加して160％となるt3点になれば、発電機電圧をVG6に低下させ、発電機は電圧VG6で推進電動機に電力を供給し、電池は内部起電圧eBで推進電動機に放電電力PB＝PBDを供給する。このときの発電機と電池の各電力分担は発電機100％、電池60％の合計160％電力が推進電動機に供給される。
推進電動機電力PMが200％になるt4点になれば、さらに発電機電圧を低下させ、発電機100％、電池100％の合計200％の電力が推進電動機に供給される。 Furthermore, when the propulsion motor power PM increases to 160% at point t3, the generator voltage is reduced to VG6, the generator supplies power to the propulsion motor with the voltage VG6, and the battery has an internal electromotive voltage eB. Discharge power PB = PBD is supplied to the propulsion motor. At this time, the power sharing of the generator and the battery is supplied to the propulsion motor by a total of 160% of the generator 100% and the battery 60%.
When the propulsion motor power PM reaches t4, which is 200%, the generator voltage is further reduced, and a total of 200% of the power of the generator 100% and the battery 100% is supplied to the propulsion motor.

４−２）「定電圧充電方式選択時の動作パターン」：
図８に、その動作パターンを示す。推進電動機の運転を時刻t0から開始すると、推進電動機電力PMが増加し、時刻t1で発電機出力PGは発電機出力上限設定値PGsで設定される100％出力に達する。時刻t1からさらに推進電動機電力PMが増加すると、発電機は最早電池に所定の電力を供給できなくなるから、電池充電電力PB＝PBCを低減させ、推進電動機の増加した電力分を捻出する制御を行なう。 4-2) “Operation pattern when constant voltage charging method is selected”:
FIG. 8 shows the operation pattern. When the operation of the propulsion motor is started from time t0, the propulsion motor power PM increases, and at time t1, the generator output PG reaches 100% output set by the generator output upper limit set value PGs. When the propulsion motor power PM further increases from time t1, the generator can no longer supply the predetermined power to the battery, so the battery charge power PB = PBC is reduced, and control is performed to generate the increased power of the propulsion motor. .

電池充電電力PBC＝0となるt2点は、発電機出力100％の全てを推進電動機に供給する運転であるから、電池端子電圧VBは内部起電圧eB に等しくなり、かつ、充電電流は0Aであるから、発電機と電池との間での電圧降下はΔVB＝0Vであり、よって発電機電圧VG＝電池端子電圧VB＝内部起電圧eBとなる。t2点からさらに推進電動機電力PMが増加して発電機の100％出力値（発電機出力上限設定値PGs）を超過すれば、推進電動機への供給電力が不足するので、発電機電圧を低下させ電池を放電動作にして得た放電電力PB＝PBDを、推進電動機電力の増加分に充当するように制御する。 The t2 point at which the battery charge power PBC = 0 is the operation to supply all of the generator output 100% to the propulsion motor, so the battery terminal voltage VB is equal to the internal electromotive voltage eB and the charge current is 0A. Therefore, the voltage drop between the generator and the battery is ΔVB = 0V, so that the generator voltage VG = the battery terminal voltage VB = the internal electromotive voltage eB. If the propulsion motor power PM further increases from point t2 and exceeds the generator's 100% output value (generator output upper limit setting value PGs), the power supply to the propulsion motor will be insufficient, so the generator voltage will be reduced. Control is performed so that the discharge power PB = PBD obtained by discharging the battery is applied to the increase in the propulsion motor power.

４−３）「定電流充電方式選択時の動作パターン」
図９に、その動作パターンを示す。推進電動機の運転を時刻t0から開始すると、推進電動機電力PMが増加し、時刻t1で発電機出力PGは発電機出力上限設定値PGsで設定される100％出力に達する。時刻t1からさらに推進電動機電力PMが増加すると、発電機出力が不足し定電流充電のための充電電力PB＝PBCsを供給できなくなるから、発電機制御を図２の演算部60の(k)式：VGsc＝PBCs÷IBCs＋ΔVBCで求められる電圧指令VGscに基づいて発電機電圧VGを制御することにより設定された充電電流IBCsを流す定電流充電動作から、(l) 式：VGsc＝PBCr÷IBCs＋ΔVBCで求められる電圧指令VGscに基づいて発電機電圧VGを制御する動作に切換える。
なお、時刻t2以降の動作は図８と同様なので、説明は省略する。
次に、上述の図１には、上記ハイブリッド電源装置から直流給電母線（電路）30を介して補機71にも給電される場合における補機71への給電系統の構成を破線で示している。この場合、直流給電母線（電路）30のA点に接続された補機71への給電系統には、電圧検出器72（VDAX）および電流検出器73（SHAX）が設けられ、各検出器からそれぞれ補機電圧VAXおよび補機電流IAXの各検出信号がシステム制御装置28に送られる。後述のように回転速度ｎの３乗（PM∝ｎ³）に略比例して変化する推進電動機の所要電力PMに対して、補機電力PAXは、電気推進システムの構成、運転条件等にもよるが、通常、概略１割程度の小さい電力値であって、推進電動機の運転状態に関わり無く略一定の固定負荷である場合が多い。そして、この発明は、上記のような、電池と、この電池を充電する発電機とからなるハイブリッド電源から電力負荷として推進電動機とともに補機にも電力を供給する構成の電気推進システムにおける発電機制御方式にも適用することができるものである。
また、上述の説明では、この発明の実施の形態として、船舶用の電気推進システムにおける発電機制御方式の構成例を示したが、この発明は、蓄電池と、この蓄電池を充電する発電機とからなるハイブリッド電源から、推進電動機等に電力を供給する構成の電気推進システムであれば、船舶用以外の電気推進システムにおける発電機制御方式にも適用することができるものである。 4-3) “Operation pattern when constant current charging method is selected”
FIG. 9 shows the operation pattern. When the operation of the propulsion motor is started from time t0, the propulsion motor power PM increases, and at time t1, the generator output PG reaches 100% output set by the generator output upper limit set value PGs. If the propulsion motor power PM further increases from time t1, the generator output becomes insufficient and the charging power PB = PBCs for constant current charging cannot be supplied. : VGsc = PBCs ÷ IBCs + ΔVBC Based on the constant current charging operation that flows the charging current IBCs set by controlling the generator voltage VG based on the voltage command VGsc obtained from VGsc = PBCs ÷ IBCs + ΔVBC The operation is switched to the operation of controlling the generator voltage VG based on the voltage command VGsc.
The operation after time t2 is the same as that in FIG.
Next, in FIG. 1 described above, the configuration of the power supply system to the auxiliary machine 71 in the case where power is also supplied from the hybrid power supply device to the auxiliary machine 71 via the DC power supply bus (electric circuit) 30 is indicated by a broken line. . In this case, a voltage detector 72 (VDAX) and a current detector 73 (SHAX) are provided in the power supply system to the auxiliary machine 71 connected to the point A of the DC power supply bus (electric circuit) 30. The detection signals of the auxiliary machine voltage VAX and the auxiliary machine current IAX are sent to the system controller 28, respectively. As will be described later, the auxiliary electric power PAX is also used for the electric propulsion system configuration, operating conditions, etc., compared with the required electric power PM of the propulsion motor that changes approximately in proportion to the cube of the rotational speed n (PM∝n ³ ) However, the electric power value is generally as small as about 10%, and it is often a substantially constant fixed load regardless of the operating state of the propulsion motor. And this invention is the generator control in the electric propulsion system of the structure which supplies electric power to an auxiliary machine with a propulsion motor as a power load from the hybrid power source which consists of a battery and the generator which charges this battery as mentioned above The method can also be applied.
Moreover, in the above-mentioned description, although the structural example of the generator control system in the electric propulsion system for ships was shown as embodiment of this invention, this invention is based on the storage battery and the generator which charges this storage battery. An electric propulsion system configured to supply electric power from a hybrid power source to a propulsion motor or the like can also be applied to a generator control method in an electric propulsion system other than for ships.

この発明の実施の形態としての船舶電気推進システムを示す構成図The block diagram which shows the ship electric propulsion system as embodiment of this invention 船舶電気推進システムの制御ブロック図Control block diagram of ship electric propulsion system 発電機の出力制限制御例を示す特性図Characteristic diagram showing an example of output limit control of a generator 発電機と電池と電動機の各電圧説明図Explanation of each voltage of generator, battery and motor この発明における充放電動作時の電圧特性図Voltage characteristic diagram during charge / discharge operation in this invention この発明による発電機制御回路例を示す回路図Circuit diagram showing an example of a generator control circuit according to the present invention 発電機１００％負荷時の動作パターン図Operation pattern diagram with 100% generator load 定電圧充電方式選択時の動作パターン図Operation pattern when constant voltage charging method is selected 定電流充電方式選択時の動作パターン図Operation pattern when constant current charging method is selected 従来の発電機制御回路例を示す回路図Circuit diagram showing an example of a conventional generator control circuit 推進電動機の特性説明図Propulsion motor characteristics explanatory diagram

１…電池(B)、２、９、14、72…電圧検出器、３、10、15、65、73…電流検出器、４…原動機(DE)、５…発電機(G)、６…励磁コイル、７…整流器(Di)、8…トランス、11…推進電動機(M)、12…速度検出器（TG）、13…インバータ(INV)、16、17、20、26…スイッチ、18、19、21、22、27…設定器、23〜25…表示灯、28…システム制御装置、30…直流給電母線（電路）、50…定数設定部、51〜60…演算部、61(AVR)…電圧調節器、62(ACR)…電流調節器、63(AFR)…界磁電流調節器、64(EX)…励磁器、66…検出信号切換器、71…補機。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery (B) 2, 9, 14, 72 ... Voltage detector 3, 10, 15, 65, 73 ... Current detector, 4 ... Motor | power_engine (DE), 5 ... Generator (G), 6 ... Excitation coil, 7 ... rectifier (Di), 8 ... transformer, 11 ... propulsion motor (M), 12 ... speed detector (TG), 13 ... inverter (INV), 16, 17, 20, 26 ... switch, 18, 19, 21, 22, 27 ... setting device, 23-25 ... indicator light, 28 ... system controller, 30 ... DC power supply bus (electric circuit), 50 ... constant setting unit, 51-60 ... calculation unit, 61 (AVR) ... voltage regulator, 62 (ACR) ... current regulator, 63 (AFR) ... field current regulator, 64 (EX) ... exciter, 66 ... detection signal switcher, 71 ... auxiliary equipment.

Claims

In an electric propulsion system having a hybrid power source consisting of a storage battery and a prime mover-driven generator for charging the storage battery, when operating while supplying power from the generator to the power load including the propulsion motor and the storage battery In addition,
When the electric power of the propulsion motor increases and the total power to be supplied from the generator to the power load and the storage battery exceeds the upper limit set value of the output of the generator,
When the generator output is larger than the propulsion motor output, the difference power between the upper limit set value of the generator output and the electric power of the propulsion motor is used as the required reduction charge power of the storage battery, and the required reduction of the storage battery The voltage obtained based on the storage battery voltage obtained by dividing the charging power by the charging current of the storage battery as the output voltage setting value of the generator,
When the generator output is smaller than the propulsion motor output, the difference power between the electric power of the propulsion motor and the output upper limit set value of the generator is used as the required discharge power of the storage battery, and the required discharge power of the storage battery is used as the storage battery. The voltage obtained based on the storage battery voltage obtained by dividing by the discharge current of the generator as the output voltage set value of the generator, the voltage of the generator is controlled,
Power generation of the electric propulsion system, wherein the generator output upper limit set value is divided by the generator voltage, and the generator current upper limit set value is used as the generator current upper limit set value to limit the output current of the generator. Machine control method.

Even when the storage battery is charged by either the constant voltage charging method or the constant current charging method, the voltage obtained by adding the voltage drop between the generator and the storage battery to the battery voltage is set as the generator voltage setting value. The generator control method of the electric propulsion system according to claim 1, wherein a charging current is supplied.

The generator is an AC generator, the AC output power is converted to DC by a rectifier and supplied to the storage battery and the propulsion motor,
When the set voltage of the generator and the battery voltage are compared, and the former is lower than the latter, the generator voltage detection method is changed to a method of detecting a DC voltage through the rectifier, and the generator The generator control method for an electric propulsion system according to claim 1, wherein voltage control of the generator is performed as a method of detecting the AC output voltage.

The electric propulsion system according to any one of claims 1 to 3, wherein the electric propulsion system is a marine electric propulsion system, and the propulsion generator rotates a propeller. Generator control method.